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JP3587172B2 - Loss equalization method and loss equalizer - Google Patents
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JP3587172B2 - Loss equalization method and loss equalizer - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用光素子の、特にAWGあるいは光マトリクススイッチなどに代表される多入力多出力の光素子の入出力ポート間の透過損失の分布のばらつきの補償を行う損失等化方法と損失等化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、高性能、大容量の通信システム構築の為、スイッチングやインターコネクションを光技術を用いて実現する手法が導入されている。上記光スイッチングや光インターコネクションを実現し、大容量の波長分割多重ネットワークを支える光機能デバイスとして、マトリクス型光スイッチや、入力多出力型のアレイ導波路型回折格子(AWG)フィルタ等の多入力/多出力ポートを備える光素子が用いられている。また、このような大容量の光通信システムの構成として、例えば、波長多重光に対してアレイ導波路回折格子(AWG)が持つ、バレルシフタ的な特性を利用したインターコネクション構成が、特開平10−308748号公報に記載されている。
【0003】
ところで、AWGは、光路差を有する複数の光導波路を使い光の干渉作用によって波長の多重・分離を行うが、AWGの構造と光の導波特性に起因し、入出力ポート間接続の組合せに依存し損失の分布特性を有する。図8は、AWGの入出力ポート間接続の組み合わせに依存した損失の分布特性図である。
【0004】
次に、他の多入力/多出力ポートを備える光素子の1例として、光マトリクス・スイッチについて説明する。光マトリクス・スイッチも、AWGと同様にポート間接続の透過損失は分布を有する。例えば、図11に示す構成の光マトリクス・スイッチでは、接続された経路に依り光路差による損失分布があり、最短経路42では小さく、最長経路43では大きな値となる。図11(a)は片方向から信号光群10が入射し、信号光群11として出力される構成を示しており、図11(b)は信号光群10と信号光群10aが2方向から入力し、おのおの出力信号光として信号光群11、11aとして出力される構成を示している。
【0005】
また、より具体的な一例として、XVII WORLD TELECOMMUNICATIONS CONGRESS(WTC/ISS2000)に於いて、J.E. Fouquetらより発表された、”AN ALL−OPTICALCROSS−CONNECT SWITCH BASED ON TOTALINTERNAL REFLECTION”に説明される、導波路型光スイッチがある。この光スイッチは、図11と同様の構成であり、スイッチの損失は、導波路の導波損失と通過クロスポイントの数に対して、ほぼ比例した値となることが示されている。
【0006】
このため、選択出力光の光強度を一定に保つには、AWG等の多入力/多出力ポートを有する光素子の損失分布の等化制御を行うことが必要であり、光通信システムにおいて、従来、各種の光信号の損失等化方式が採られていた。
【0007】
以下、図を用いて、従来の技術を説明する。図9は従来の技術を説明する為の説明図である。図9において、送信ノード103で波長多重され送信された信号光は、AWG101の入力ポートに入力後、設定された出力ポートに出力され、受信ノード104に送信される。このAWG101を通過時、入力信号光110は、AWG101の入出力ポート間接続の組み合わせに依存した損失を受ける。
よって、受信ノード104の光受信器(PD)141に於いて、光信号を安定に受信し、信頼性のある通信を行う為、光受信器141に入射する光信号の強度を、全ての波長について一定の値を取るように制御する必要がある。
このような損失の等化制御を実現するには、従来技術においては、受信ノード104に於いて、各波長毎に光強度を観測し、送信ノード103へ帰還制御を行う方法がとられていた。具体的には、図9に示す光受信器141の入射光を、光分岐を介して光強度モニタ143で、入射光のモニタを行い、その強度が一定になるように、対応する送信レーザ130の出力制御を行っていた。
【0008】
また、特定の一出力についての利得波長依存性を補償する技術として特開平9−289349号記載の発明「光イコライザおよびこれを用いた光増幅装置と波長多重光伝送装置」等がある。上記公報には、光ファイバアンプ等の利得波長依存性を補償し、低損失偏光依存性の光イコライザを実現するため、互いに異なるフリースペクトラム領域(FSR)を有する複数のエタロンフィルタ板を縦続接続する構成が開示されている。しかし、特開平9−289349号記載の発明においても、多入力/多出力ポートを有する素子の損失分布の等化については、何も開示していない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記述べた従来技術における損失等化方式は、以下のような課題を有している。
【0010】
第一の課題は、波長強度モニタ143及び帰還信号140を用いた系が、必要部品の増加を招き、装置費用の低減が不可能な事である。例えば、波長強度モニタ143と、波長強度モニタ143に信号光を誘導するための光分岐素子142が必要となる。さらに、波長強度モニタ143から送信ノード103へ波長強度を制御する為の帰還信号140を、フィードバックする構成が必要である。特に、AWG101と送信ノード103の距離が近接していない場合には、帰還信号140の伝達に要する構成を設ける費用が大きくなる恐れがある。
【0011】
第二の課題は、複数の光素子を用いてシステムを拡張し、入力信号光を分岐する構成に於いて、ひとつの光素子に対して行う光源の強度変化が、他の系に対して影響を与えてしまい、損失特性に個体差を持つAWG等の光素子に対して対応出来ないことである。
【0012】
たとえば、図9のシステムの拡張を行う場合を考える。図10は、AWGをメッシュ状に接続し拡張したシステム構成であり、中央のスイッチに於いて、マルチキャストあるいはブロードキャスト等の機能提供が可能である。このような構成を取る場合には、送信レーザ130群と光受信器141群とが、1対1に対応せず、AWGの損失に個体差がある場合、従来の帰還制御方法を用いる事は出来ない。
【0013】
第三の課題は、損失の等化が収束せず、調整に要する工程が長くなる事である。
特に、送信ノード103に光増幅器132が含まれる構成を考えると、波長多重光に対する光増幅特性の非線形性から、光増幅器132への入力光の、一波長の強度変化が、増幅器出力光の、他全ての波長の強度に影響する。このため、ある特定の出力ポート110(i)へ出力される波長の強度を、対応する送信レーザ(LD)に於いて調整すると、同時に他出力ポート110(j≠i)へ出力される波長の強度へ影響を与える事になり、再調整の繰り返しを必要とする。
【0014】
以上3点の課題は全て、AWGの損失の分布をAWG周辺で局所的に等化を行わず、光源など外部の系を用いて補償を行っている事が原因である。しかし、AWGは現在、波長MUX、DEMUXとしての使用方法が主流であり、バレルシフタ(または、波長ルータ)としての使用は一般的では無いため、実用上重要となる、安定化制御の手段に関する検討は、十分になされていない。
【0015】
また、光マトリクススイッチについても、任意の入力ポートの信号光が、スイッチの切替により、任意の出力ポートに接続される事から、その損失分布についての等化制御についての課題は、AWGについての対処方法と同様と見なす事が可能である。
【0016】
上記のような課題に対し、本発明は、波長を介したメッシュ接続状態に構成した多入力/多出力光素子の入出力経路間の接続による透過損失の分布を、送信レーザ(LD)に帰還せず、多入力多出力光素子の近傍で局所的に等化を行い、損失の等化に要する調整行程の短縮を目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明の損失等化方法及び損失等化装置は、複数の入力ポートと複数の出力ポートとを有し、おのおの入出力ポート毎に光減衰手段を設け、前記光減衰手段による減衰量を調節し、透過波長の損失が全て等しくなるように調整することを特徴とする。
【0018】
本発明の損失等化方法は、複数の入出力ポートを備えた光素子についての損失等化方法であって、前記入力ポートから対応する出力ポートへ出力される信号光の透過損失を測定する損失測定工程と、前記損失測定工程によって測定した測定値について、損失量を等化するための補正値を算出する等化量算出工程と、前記等化量算出工程によって求めた補正値によって、各入出力ポート毎に信号光の損失を補正する損失等化工程とを含む。
【0019】
また、前記損失測定工程は、各入力ポートから対応する出力ポートに出力される全ての信号光毎に測定することを特徴とする。
【0020】
さらに、前記損失測定工程は、ある特定の入力ポートから対応する全出力ポートに出力される信号光について透過損失を測定することを特徴とする。
また、特に、前記等化量算出工程は、前記入力ポートと出力ポート間の接続組み合わせの相関に基づいて補正値を算出することを特徴とする。
【0021】
本発明の損失等化装置は、複数の入力ポートと複数の出力ポートとを有し、おのおの入出力ポート毎に対応する光減衰手段を設け、前記光減衰手段による減衰量を調節し、透過波長の損失を等化することを特徴とする。
【0022】
また、前記損失等化装置は、前記入力ポートから対応する出力ポートへの損失を測定する損失測定手段とを備え、前記損失測定手段によって測定した各損失値について、補正量を算出する等化量算出手段とを含むように構成することができる。
【0023】
さらに、本発明は、n個の入力ポートと、m個の出力ポートとを有するn×m(n、mは1以上の整数)多入力多出力光素子と、n個の入力ポートから対応するm個の出力ポートへの損失を測定する損失測定手段とを備え、前記損失測定手段によって測定したn×m個の損失値について、入力信号光の減衰値を算出する減衰量計算手段とを含む。
【0024】
また、本発明は、n個の入力ポートと、m個の出力ポートとを有するn×m(n、mは1以上の整数)多入力多出力光素子と、ある入力ポートから対応するm個の出力ポートへの損失と、これと対称な方向を除く逆方向のn−1個の損失のm+n−1個の損失測定手段とを備え、前記n+m−1個の損失測定手段によって測定した各損失値について、入力信号光の減衰値を算出する減衰量計算手段とを含む。
さらに、前記損失等化装置はさらに、前記減衰手量計算手段によって算出された減衰量によって入出力ポート毎の減衰量を調節する光減衰手段を含む。
【0025】
このように、本発明によれば、波長を介したメッシュ接続状態に構成したAWGあるいは光マトリクススイッチ等の多入力多出力光素子の入出力経路間の接続による透過損失の分布を、送信ノードに帰還せず多入力多出力光素子の近傍で局所的に等化を行うため、損失の等化に要する調整行程の短縮が行え、さらに入力光を複数のAWGへ分岐した接続での等化制御も可能となる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は、特に複数の光素子についての損失等化方法および損失等化装置に関するが、ここでいう損失等化装置とは、本発明の機能を含む光素子、回路、またはそれによって構成される装置構成を含んで実施することが可能である。図1は、本発明の第一の実施の形態を示す構成図である。
【0027】
図1の構成において、第一の実施の形態では、各々n本の入出力ポート10及び11を持つAWG素子1と、入力ポートと出力ポートの各々に入力側光減衰手段20と、出力側光減衰手段21とを備えている。また、図1に於いて、AWG1として、石英光導波路による16ポートのAWGを用いている。また、光減衰手段20,21として、干渉膜フィルタを用いた可変光減衰器を、16台づつ合計32台用いる場合について説明する。
【0028】
また、図7は、入出力各々16ポートを有するAWGの波長の接続例を示す説明図である。また、図12は、16ポートで使用する波長λ1〜λ16の例としてITU−T標準の100GHz間隔の波長の例であり、以下の説明で記述する実測値、シュミレーション値は、この波長帯のλ1〜λ16値を用いて求めている。
【0029】
図7に示すようなAWG素子において、全入出力間ポート間の透過損失の測定例を説明する。図7の構成を有するAWGにおいて入力ポートi1〜i16に入力した各信号光について、各々出力ポートo1〜o16に出力可能である。図13は、16ポートのAWGの入出力ポートと波長の関係の入出力関係の一例を示しており、たとえば、入力ポートi1に入力された波長λ1の信号光は、出力ポートo1に出力され、入力ポートi1に入力されたλ16の信号光は出力ポートo2に出力されることを示している。また、測定すべき箇所は、各波長毎に16ポート×16ポートの256ポイントある。また、各ポートを通過する信号光の経路長による損失は、図14に示される。図14に示すように、損失の最大の経路(光路)長と最小の経路長における損失の差は、4.53dBである。
【0030】
本発明の第一の実施の形態では、このような多入力多出力光素子を通過する経路長に依存する損失のばらつきに対し、図1に示すように可変光減衰器20,21の減衰量を調節し、透過波長の損失が、各入出力ポートについて全て等しくなるように調整する。具体的には、経路長の短い中央のポートに接続する可変光減衰器の減衰量を大きくし、周辺に行くに従い減衰量を小さくする。各損失量の全体のバランスを、最小自乗法などの計算手法を用いて最適値を求める。図の構成において256経路全ての損失を測定し、32箇所の調節値の最適値を求めることができるが、最適値検索の計算方法は、システムで要求される精度により、32元の連立方程式を解析的に解く方法、差の1乗の総和を最小とする近似、他、計算機を使って数値的に最適値を求める方法も採用することができる。すなわち、本発明は、複数の入出力ポートを有する光素子について、入力ポートと出力ポートの接続の組み合わせによる光信号の相関性に着目したものであり、上記計算手法に限定されず光素子の接続構成、特性に応じて、最適な計算手法を適用する。
【0031】
そして、このようにして求めた最適値により入出力光減衰手段20、21の減衰量を適宜設定する事で、入出力ポート間接続の組み合わせによる経路長に依存したAWG素子1の損失分布を等化する事が可能となる。
【0032】
このように、AWGの入出力ポートの双方に、光強度の減衰手段を付け、AWG周辺で局所的に損失の等化を行う為、帰還制御を廃す事が可能となり、さらに図10に示すような、入力光を複数のAWGへ分岐した接続での等化制御も可能となる。
【0033】
また、光減衰手段20,21とAWG1とを一体化する事で、事前に製造段階で調整し、均一な損失特性を持つAWGを販売購入する事が可能となり、装置製造組立て時の波長毎の複雑な光強度の調整を廃する事ができる。
【0034】
以上、本発明の第一の実施の形態について説明したが、上記実施の形態に於いて、AWG1としては、InP基板に作成した半導体導波路、あるいは、有機物の基板に作成した光導波路に依るAWGが使用可能である。
【0035】
また、光減衰手段20,21として、AWGを作成する導波路基板上に一括作成した可変あるいは固定導波路型光減衰器、AWG外に接続した固定光減衰器、干渉膜フィルタなどを使い、AWG素子とファイバを接着固定する部分に作り込んだ可変あるいは固定光減衰器、熱あるいは紫外線照射などの手段で損失量を可変可能なファイバ型減衰器が使用可能である。また、光減衰手段20,21としては、光減衰器と同様に、電界光学効果を用いた半導体変調器、半導体光増幅器、Erなどに代表される希土類を用いたファイバ増幅器が使用可能である。
【0036】
これらの変調器の減衰量及び増幅器の利得は、電気的に外部から調整可能なので、可変減衰器と同様に、増幅率を変化させる事で、AWG1の損失の分布の均一化が可能である。さらに、AWG素子と、変調器あるいは増幅器の接続は、AWGの外部にファイバを介して接続するか、あるいは、一部または全体をAWGを形成する基板上に集積、または、ハイブリッド実装技術を用いた集積構造も可能である。また、入出力それぞれの光減衰手段20,21に、上記の光減衰器、変調器、光増幅器とを組み合わせてあてはめる構成としてもよい。このように、おのおの入出力ポート毎に可変減衰手段を設け、可変光減衰器の減衰量を調節し、透過波長の損失が全て等しくなるように調整し、各損失量の全体のバランスを、最小自乗法などの計算手法を用いて、最適値を求める。その他、256経路全ての損失を測定して、32箇所の調節値の最適値を求める為、32元の連立方程式を解析的に解くか、または計算機を使って数値的に最適値を求める方法も採用することができる。
【0037】
また、上記実施の形態において、光減衰器を付属させずに、製造元からあらかじめ減衰量の値を提供し、使用者側に於いて、AWG外部に接続する光減衰器の損失量、あるいは増幅器の増幅率を設定する手段も採用することが出来る。
【0038】
以上、本発明の第1の実施の形態について説明したが、この応用として、多入力多出力光素子として、AWGの代わりに、マトリクス型光スイッチを用いた構成について説明する。図2は、マトリクス型光スイッチを用いた本発明の損失等化装置の構成例である。図2において、入線から入力された各信号光は、通過クロスポイント7を通過し、設定された反射クロスポイント8にて反射され、出線に出力される
このマトリクス型光スイッチを用いた構成においても、おのおの入出力ポート毎に可変減衰手段を設け、可変光減衰器の減衰量を調節し、透過波長の損失が全て等しくなるように調整し、各損失量の全体のバランスを、最小自乗法などの計算手法を用いて、最適値を求めることが可能である。
【0039】
そして、入出力光減衰手段20、21の減衰量を適宜設定するこのような光スイッチとしてはLN、石英、光半導体あるいは有機材料を用い、熱光学効果、電気光学効果あるいは屈折率整合を利用した内部接続回路が、図11と等価な導波路型光スイッチが適用可能であり、たとえば、Si−MEMS(Micro−Electronic−Mechanical System)によるもの、あるいは、前述のように、液体を屈折率調整材として用いた、内部接続回路が図11と等価な回路であって、石英あるいは有機材料を使った導波路型光スイッチが適用可能である。
【0040】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。前記第1の実施形態では、AWGの全ての波長−ポートの接続の損失を測定する事を述べたが、16ポートAWGを例に取ると、その測定数は、256接続に上り、多大な測定時間と手間を必要とする。
【0041】
そこで、前記第1の実施形態に於いて説明した損失の分布を均一化するAWGの構成を基に、図3を用いて、このようなポート毎の測定時間、調整に関する課題を解決する為の第二の実施の形態について説明する。
【0042】
本実施の形態では、損失特性測定の簡易化を行うため、入出力の各々の任意の1ポートから相対する全ポートの損失のみを測定する事で、光減衰手段の減衰量の値を決定する手法を採用する。
【0043】
すなわち、第一の実施の形態で説明した、入力側、出力側の二群の光可変減衰手段20,21を一体化したAWGの製造段階の調整工数に注目して説明すると、例えば、入出力ポート数が各々16ポートあるAWGの場合、全てのメッシュ接続数は256接続となるため、透過損失は各々256通りの値を持つ事になり、厳密には、この256通りの接続の損失を測定した後に、二群の光減衰手段の減衰量の最適値を決定する必要がある。
【0044】
これに対して、AWGの入出力ポートの素子上の配置と損失量に注目すると、その損失は一般に、並列に並ぶポートの中心が小さく、両端に行く程単調に大きな値となるという特性を有することがわかる。
【0045】
そこで、入出力の各々の任意の1ポートから相対する全ポートの損失のみを測定することとすると、16ポートのAWGの場合であれば、31通りの測定となる。
【0046】
この31通りの損失の値と、計算機を用いた最小自乗法を用いる事で、AWGのメッシュとなる256通り損失特性を測定することなく、二群の光減衰手段の減衰量の値を算出する事である。以下、図面を用いて第2の実施の形態の手順を説明する。図3は、第2の実施の形態の簡略測定方法を示す説明図である。
【0047】
図3(a)では、入力側より任意の1ポートから、出力側全ポートへ対する透過損失を測定し、図3(b)では、出力側より任意の1ポートから、入力側全ポートへ対する透過損失を測定する事を示している。ここで、AWGの透過特性には方向性がない為、図3(b)の測定は問題なく行うことが可能である。
【0048】
この図3で示した測定結果31カ所を、図8の入出力ポート間接続の組合わせの経路に依存した損失分布特性図上に再描すると、図4の太線で示した測定点に相当する。図8に示すように損失分布特性は、接続ポートの組み合わせに対して明らかな相関を持ち、図4の計測値について任意のポートから、対する全ポートに対する損失値の変化は、オフセット値が変わるだけで、損失値の相対的な差は、ほぼ一定とみなすことが可能である。上記図4にプロットした代表する31ヶ所の測定点について損失を等化するように調整すれば全ポートについて一定精度の損失等化を実施することとなる。
【0049】
図5(a)〜(c)に、この31点の数値のみを用いて、全256接続の損失の補正を行う課程を説明する。図5(a)は補正前の損失の測定値である。
【0050】
次に、図3(b)の測定点に相当する測定値を用いて、出力ポート番号7番に接続する経路の損失が、全て等しくなるように、入力側の減衰器20の減衰量を調整する。その減衰量を図5(a)に反映させた結果が図5(b)である。
【0051】
次に、図3(a)の測定値に相当する、あるポート、たとえば入力ポート番号7番に接続する信号光の損失が、全て等しくなるように、出力側の減衰器21の減衰量を調整する。その減衰量を図5(b)に反映させた結果が図5(c)である。このような行程で、図5(c)に示すように、一部の損失の測定値を用いる事で、全接続の損失の平坦化が可能となる。
【0052】
また、損失測定には、誤差や製造ばらつきに起因する不確実要素があるが、図3(aまたはb)の測定に相当する値に関して、多数検体の平均値を用いるか、あるいは、理論的に求められる関数を基に、最小自乗法を用いたフィッティングで、最適値を求める事が可能である。理論的に求められる関数とは、AWGのアレイ導波路及びスラブ導波路部分の光伝搬特性を理論的に解析する事で求める事が出来る関数であり、上記フィッティングを用いて、入出力双方の減衰器の値を最適化した結果を図6に示す。
【0053】
図6は、本発明の損失等化の概念を用いて均一化した経路の損失の実測値例であり、この結果は、減衰器の代替に光増幅器の利得を使用して求めたものである。
【0054】
図6によると、全ポートのばらつき幅が当初の4.53dBから、わずか0.5dB以下に均一化されていることがわかる。この時の光アンプの利得を、図15に示す。
このようにポート毎の設定値を用いて良好な特性が得られた。
【0055】
また、第2の実施形態においても、前述の第1の実施形態と同様に、AWGの代替として、図2の構成を取る光スイッチに対して、同様の手法を適用することが可能である。すなわち、光マトリクススイッチに於いても、AWGと同様に、入出力の各々の任意の1ポートから相対する全ポートの損失のみを測定する事で、光減衰手段の減衰量の値を決定する事が可能である。また、発明を構成手段は第1の実施の形態と同様のデバイスの置き換えが可能である。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、このように、波長を介したメッシュ接続状態に構成したAWGあるいは光マトリクススイッチ等の多入力/多出力ポートを有する光素子の入出力経路間の接続による透過損失の分布を、LDに帰還せずAWG等の近傍で局所的に等化を行う事と、損失の等化に要する調整行程の短縮を行い、さらに図10に示すような、入力光を複数のAWGへ分岐した接続での等化制御も可能とする。
【0057】
また、光減衰手段とAWG等とを一体化する事で、事前に製造段階で調整し、均一な損失特性を持つAWGを販売購入する事が可能となり、装置製造時の波長毎の複雑な光強度の調整を廃する事ができる。
【0058】
さらに、本発明では、損失特性測定の簡易化を行うため、入出力の各々の任意の1ポートから相対する全ポートの損失のみを測定する事で、光減衰手段の減衰量の値を決定する手法を採用する為、簡易な構成で精度良い損失等化装置の提供が可能である。
【0059】
本発明の第一の効果は、透過損失に分布のあるAWGあるいは光スイッチに対して、複雑で収束の遅い帰還制御を用いずに、その光デバイス周辺で局所的な補正を行い、容易にかつ安定な特性を得る事が可能となる。
【0060】
本発明の第二の効果は、多ポートの入出力間に、メッシュ接続を持つ光素子の損失ばらつきの均一化の為に、従来行っていた全入出力間の損失を測定を、大幅に削減する事を可能とする。一例として、16ポートのAWGの場合、256経路に対して、31経路の測定で十分な均一化が可能な為、測定量が8分の1となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の損失等化装置の構成図である。
【図2】マトリクススイッチを用いた本発明の損失等化装置の構成図である。
【図3】損失の均一化の為の簡略化された測定を示す概略図である。
【図4】簡略化された測定を示す、実測値を用いたイメージである。
【図5】簡略化された均一化の手順を示す説明図である。
【図6】本発明を用いて均一化した経路の損失の実測値例である。
【図7】AWGの接続を表す説明図である。
【図8】AWGの入出力ポート間接続の組み合わせの経路に依存した損失の分布特性図である。
【図9】従来の技術を説明する為のブロック図である。
【図10】従来の技術の光通信システムを拡張したブロック図である。
【図11】光マトリクススイッチの構成図である。
【図12】ITU標準の100GHz間隔の波長の例を示す図表である。
【図13】16ポートのAWGの入出力ポートと波長の関係を示す図表である。
【図14】AWGの全接続経路の損失の実測例を示す図表である。
【図15】本発明を用いて最適化したAWG入出力の可変利得値を示す図表である。
【符号の説明】
1、101 AWG
6 マトリクス光スイッチ
7 通過クロスポイント
8 反射クロスポイント
10 入力波長多重信号光
11 出力波長多重信号光
20 入力側光減衰器
21 出力側光減衰器
20、21 可変減衰器
40 入力ポートから全出力ポートへの損失の測定値
41 出力ポートから全入力ポートへの損失の測定値
103 送信ノード
104 受信ノード
131 光源レーザ
132 光増幅器
141 光受信器
143 波長強度モニタ
142 光分岐
140 帰還信号
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a loss equalization method for compensating for variations in the distribution of transmission loss between input and output ports of an optical element for optical communication, particularly an optical element of multiple input and multiple output represented by an AWG or an optical matrix switch. The present invention relates to a loss equalizer.
[0002]
[Prior art]
Currently, in order to construct a high-performance, large-capacity communication system, a technique for realizing switching and interconnection using optical technology has been introduced. Multi-input devices such as a matrix type optical switch and an input / output multi-output type arrayed waveguide type diffraction grating (AWG) filter are used as optical functional devices that realize the above optical switching and optical interconnection and support a large-capacity wavelength division multiplexing network. / Optical elements with multiple output ports are used. As a configuration of such a large-capacity optical communication system, for example, an interconnection configuration utilizing a barrel shifter characteristic of an arrayed waveguide diffraction grating (AWG) for wavelength-multiplexed light is disclosed in No. 308748.
[0003]
By the way, the AWG uses a plurality of optical waveguides having optical path differences to multiplex and demultiplex wavelengths by the interference of light. However, due to the structure of the AWG and the waveguide characteristics of light, the AWG has a combination of connection between input and output ports. And loss distribution characteristics. FIG. 8 is a loss distribution characteristic diagram depending on the combination of the connection between the input and output ports of the AWG.
[0004]
Next, an optical matrix switch will be described as an example of another optical element having multiple input / multiple output ports. Similarly to the AWG, the transmission loss of the connection between the ports of the optical matrix switch has a distribution. For example, in the optical matrix switch having the configuration shown in FIG. 11, there is a loss distribution due to an optical path difference depending on the connected path, and the value is small in the shortest path 42 and large in the longest path 43. FIG. 11A shows a configuration in which the signal light group 10 enters from one direction and is output as the signal light group 11, and FIG. 11B shows that the signal light group 10 and the signal light group 10a are viewed from two directions. A configuration is shown in which signals are input and output as signal light groups 11 and 11a as output signal lights, respectively.
[0005]
Further, as a more specific example, in XVII WORLD TELECOMMUNICATIONS CONGRESS (WTC / ISS2000), J.I. E. FIG. There is a waveguide type optical switch described in "AN ALL-OPTICAL CROSS-CONNECT SWITCH BASED ON TOTAL INTERNAL REFLECTION" published by Fouquet et al. This optical switch has the same configuration as that of FIG. 11, and it is shown that the loss of the switch is substantially proportional to the waveguide loss of the waveguide and the number of passing cross points.
[0006]
For this reason, in order to keep the light intensity of the selected output light constant, it is necessary to perform equalization control of the loss distribution of an optical element having a multi-input / multi-output port such as an AWG. Various optical signal loss equalization methods have been employed.
[0007]
Hereinafter, the related art will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a conventional technique. In FIG. 9, the signal light wavelength-multiplexed and transmitted by the transmitting node 103 is input to the input port of the AWG 101, output to the set output port, and transmitted to the receiving node 104. When passing through the AWG 101, the input signal light 110 suffers a loss depending on the combination of connections between the input and output ports of the AWG 101.
Therefore, in the optical receiver (PD) 141 of the receiving node 104, in order to stably receive the optical signal and perform reliable communication, the intensity of the optical signal incident on the optical receiver 141 is set to be equal to all wavelengths. Needs to be controlled so as to take a constant value.
In order to realize such loss equalization control, in the prior art, a method of observing light intensity for each wavelength at the receiving node 104 and performing feedback control to the transmitting node 103 has been adopted. . Specifically, the incident light of the optical receiver 141 shown in FIG. 9 is monitored by an optical intensity monitor 143 via an optical branch, and the corresponding transmission laser 130 is controlled so that the intensity becomes constant. Output control.
[0008]
Further, as a technique for compensating for the gain wavelength dependence of a specific output, there is an invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-289349 "optical equalizer and optical amplifier and wavelength multiplexing optical transmission apparatus using the same". In the above publication, a plurality of etalon filter plates having different free spectrum regions (FSR) are cascaded to compensate for gain wavelength dependence of an optical fiber amplifier or the like and realize an optical equalizer having low loss polarization dependence. An arrangement is disclosed. However, the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-289349 does not disclose anything about equalizing the loss distribution of an element having multiple input / multiple output ports.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described loss equalization method in the related art has the following problems.
[0010]
A first problem is that a system using the wavelength intensity monitor 143 and the feedback signal 140 causes an increase in necessary components, and it is impossible to reduce the cost of the apparatus. For example, a wavelength intensity monitor 143 and an optical branching element 142 for guiding signal light to the wavelength intensity monitor 143 are required. Further, a configuration is required in which a feedback signal 140 for controlling the wavelength intensity from the wavelength intensity monitor 143 to the transmitting node 103 is fed back. In particular, when the distance between the AWG 101 and the transmission node 103 is not short, there is a possibility that the cost of providing a configuration required for transmitting the feedback signal 140 may increase.
[0011]
The second problem is that in a configuration in which the system is extended using multiple optical elements and the input signal light is split, the intensity change of the light source performed for one optical element affects other systems. And it is not possible to cope with an optical element such as AWG having individual differences in loss characteristics.
[0012]
For example, consider the case where the system of FIG. 9 is extended. FIG. 10 shows a system configuration in which AWGs are connected in a mesh form and expanded, and functions such as multicast and broadcast can be provided in a central switch. In such a configuration, if the transmission lasers 130 and the optical receivers 141 do not correspond one-to-one and there is an individual difference in AWG loss, the conventional feedback control method cannot be used. Can not.
[0013]
A third problem is that loss equalization does not converge and the steps required for adjustment become longer.
In particular, considering a configuration in which the transmission node 103 includes the optical amplifier 132, a change in the intensity of one wavelength of the input light to the optical amplifier 132 due to the nonlinearity of the optical amplification characteristic with respect to the wavelength multiplexed light causes Affects the intensity of all other wavelengths. Therefore, when the intensity of the wavelength output to a specific output port 110 (i) is adjusted in the corresponding transmission laser (LD), the wavelength of the wavelength output to another output port 110 (j ≠ i) is adjusted at the same time. This will affect the strength and require repeated readjustments.
[0014]
All of the above three problems are caused by the fact that the distribution of the loss of the AWG is not locally equalized around the AWG, but is compensated using an external system such as a light source. However, AWGs are currently mainly used as wavelength MUXs and DEMUXs, and are not commonly used as barrel shifters (or wavelength routers). Not done enough.
[0015]
Also, regarding the optical matrix switch, since the signal light of an arbitrary input port is connected to an arbitrary output port by switching the switch, the problem of the equalization control of the loss distribution is to deal with the AWG. It can be regarded as the same as the method.
[0016]
In order to solve the above-described problems, the present invention returns the distribution of transmission loss due to the connection between the input and output paths of the multi-input / multi-output optical element configured in a mesh connection state via the wavelength to the transmission laser (LD). Instead, equalization is locally performed in the vicinity of the multi-input multi-output optical element, thereby shortening the adjustment process required for the loss equalization.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
A loss equalization method and a loss equalizer according to the present invention have a plurality of input ports and a plurality of output ports, provide optical attenuating means for each input / output port, and adjust the amount of attenuation by the optical attenuating means. , So that the transmission wavelength losses are all adjusted to be equal.
[0018]
The loss equalization method according to the present invention is a loss equalization method for an optical element having a plurality of input / output ports, wherein the loss equalization method measures a transmission loss of signal light output from the input port to a corresponding output port. A measurement step, an equalization amount calculation step of calculating a correction value for equalizing the loss amount of the measurement value measured in the loss measurement step, and a correction value obtained in the equalization amount calculation step. A loss equalizing step of correcting a loss of signal light for each output port.
[0019]
In the loss measuring step, the measurement is performed for each signal light output from each input port to a corresponding output port.
[0020]
Further, the loss measuring step is characterized in that a transmission loss is measured for the signal light output from a specific input port to all the corresponding output ports.
Particularly, the equalization amount calculating step is characterized in that a correction value is calculated based on a correlation of a connection combination between the input port and the output port.
[0021]
The loss equalizer of the present invention has a plurality of input ports and a plurality of output ports, and provides a corresponding optical attenuator for each input / output port, adjusts the amount of attenuation by the optical attenuator, and adjusts the transmission wavelength. Is characterized by equalizing the loss.
[0022]
Further, the loss equalizer includes loss measuring means for measuring a loss from the input port to a corresponding output port, and for each loss value measured by the loss measuring means, an equalization amount for calculating a correction amount. And a calculating means.
[0023]
Further, the present invention supports n × m (n, m is an integer of 1 or more) multi-input multi-output optical element having n input ports and m output ports, and n input ports. loss measuring means for measuring a loss to the m output ports, and an attenuation calculating means for calculating an attenuation value of the input signal light with respect to the n × m loss values measured by the loss measuring means. .
[0024]
Further, the present invention provides an n × m (n, m is an integer of 1 or more) multi-input multi-output optical element having n input ports and m output ports, and m input ports corresponding to a certain input port. , And m + n-1 loss measuring means of n-1 losses in the opposite direction excluding the direction symmetrical to the output port, each of which is measured by the n + m-1 loss measuring means. And an attenuation calculating means for calculating an attenuation value of the input signal light for the loss value.
Further, the loss equalizer further includes an optical attenuator for adjusting the amount of attenuation for each input / output port based on the amount of attenuation calculated by the amount of attenuation calculator.
[0025]
As described above, according to the present invention, the distribution of the transmission loss due to the connection between the input and output paths of the multi-input multi-output optical element such as the AWG or the optical matrix switch configured in the mesh connection state via the wavelength is transmitted to the transmission node. Since the localization is performed locally near the multi-input multi-output optical element without feedback, the adjustment process required for the loss equalization can be shortened, and the equalization control is performed by connecting the input light to a plurality of AWGs. Is also possible.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention particularly relates to a loss equalization method and a loss equalization apparatus for a plurality of optical elements, and the loss equalization apparatus referred to herein is an optical element, a circuit, or a configuration including the function of the present invention. It is possible to implement including the apparatus configuration performed. FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
[0027]
In the configuration of FIG. 1, in the first embodiment, the AWG element 1 having n input / output ports 10 and 11, input-side optical attenuating means 20 for each of the input and output ports, And a damping means 21. In FIG. 1, a 16-port AWG using a quartz optical waveguide is used as the AWG 1. Also, a case will be described in which a total of 32 variable optical attenuators using an interference film filter are used as the optical attenuating means 20 and 21, each of which includes 16 variable optical attenuators.
[0028]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a connection example of AWG wavelengths each having 16 ports for input and output. FIG. 12 is an example of wavelengths at intervals of 100 GHz according to the ITU-T standard as an example of wavelengths λ1 to λ16 used in 16 ports, and an actual measurement value and a simulation value described in the following description correspond to λ1 of this wavelength band. Λ16 value.
[0029]
A measurement example of transmission loss between all input / output ports in an AWG element as shown in FIG. 7 will be described. Each signal light input to the input ports i1 to i16 in the AWG having the configuration of FIG. 7 can be output to the output ports o1 to o16. FIG. 13 illustrates an example of the input / output relationship between the input / output ports of the 16-port AWG and the wavelength. For example, the signal light of the wavelength λ1 input to the input port i1 is output to the output port o1, This indicates that the signal light of λ16 input to the input port i1 is output to the output port o2. In addition, there are 256 points of 16 ports × 16 ports for each wavelength to be measured. FIG. 14 shows the loss due to the path length of the signal light passing through each port. As shown in FIG. 14, the difference between the loss at the maximum path (optical path) length and the minimum loss is 4.53 dB.
[0030]
In the first embodiment of the present invention, the attenuation of the variable optical attenuators 20 and 21 as shown in FIG. Is adjusted so that the transmission wavelength loss is equal for each input / output port. Specifically, the attenuation of the variable optical attenuator connected to the central port having a short path length is increased, and the attenuation is reduced toward the periphery. The optimum value of the entire balance of each loss amount is calculated using a calculation method such as the least square method. In the configuration shown in the figure, the loss of all 256 paths can be measured, and the optimum value of the adjustment value at 32 points can be obtained. A method of solving analytically, an approximation that minimizes the sum of the first power of the difference, and a method of numerically obtaining an optimum value using a computer can be adopted. That is, the present invention focuses on the correlation of the optical signal by the combination of the connection of the input port and the output port with respect to the optical element having a plurality of input / output ports, and is not limited to the above calculation method. An optimal calculation method is applied according to the configuration and characteristics.
[0031]
By appropriately setting the attenuation of the input / output optical attenuating means 20 and 21 based on the optimum value obtained in this way, the loss distribution of the AWG element 1 depending on the path length due to the combination of the connection between the input and output ports is equalized. It becomes possible.
[0032]
As described above, since the light intensity attenuating means is provided to both of the input and output ports of the AWG and the loss is locally equalized around the AWG, the feedback control can be eliminated. It is also possible to perform equalization control in a connection where input light is branched into a plurality of AWGs.
[0033]
Further, by integrating the light attenuating means 20 and 21 and the AWG 1, it is possible to adjust in advance in the manufacturing stage, and to sell and purchase an AWG having a uniform loss characteristic. Complex light intensity adjustment can be eliminated.
[0034]
Although the first embodiment of the present invention has been described above, in the above-described embodiment, the AWG 1 is a semiconductor waveguide formed on an InP substrate or an AWG using an optical waveguide formed on an organic substrate. Can be used.
[0035]
Further, as the optical attenuating means 20, 21, a variable or fixed waveguide type optical attenuator, a fixed optical attenuator connected outside the AWG, an interference film filter, or the like, which is collectively created on a waveguide substrate for creating an AWG, is used. A variable or fixed optical attenuator built in a portion where the element and the fiber are bonded and fixed, or a fiber type attenuator whose loss amount can be varied by means such as heat or ultraviolet irradiation can be used. Further, as the optical attenuators 20 and 21, similarly to the optical attenuator, a semiconductor modulator using an electric field optical effect, a semiconductor optical amplifier, or a fiber amplifier using a rare earth represented by Er or the like can be used.
[0036]
Since the attenuation of these modulators and the gain of the amplifier can be electrically adjusted externally, the loss distribution of the AWG 1 can be made uniform by changing the amplification factor as in the case of the variable attenuator. Further, the connection between the AWG element and the modulator or the amplifier is connected to the outside of the AWG via a fiber, or a part or the whole is integrated on a substrate forming the AWG, or a hybrid mounting technique is used. Integrated structures are also possible. Further, a configuration may be adopted in which the above-described optical attenuator, modulator and optical amplifier are combined and applied to the input and output optical attenuating means 20 and 21. As described above, the variable attenuating means is provided for each input / output port, the attenuation of the variable optical attenuator is adjusted, and the losses of the transmission wavelengths are adjusted to be equal, and the overall balance of each loss is minimized. An optimal value is obtained using a calculation method such as a square method. In addition, in order to measure the loss of all 256 paths and find the optimum value of the adjustment value at 32 locations, there is also a method of analytically solving a simultaneous equation of 32 elements or finding the optimum value numerically using a computer. Can be adopted.
[0037]
Further, in the above embodiment, the value of the amount of attenuation is provided in advance from the manufacturer without attaching the optical attenuator, and the user is required to provide the amount of loss of the optical attenuator connected to the outside of the AWG or the amplifier. Means for setting the amplification factor can also be adopted.
[0038]
As described above, the first embodiment of the present invention has been described. As an application, a configuration using a matrix type optical switch instead of an AWG as a multi-input multi-output optical element will be described. FIG. 2 is a configuration example of a loss equalizer of the present invention using a matrix type optical switch. In FIG. 2, each signal light input from the incoming line passes through the passing cross point 7, is reflected at the set reflection cross point 8, and is output to the outgoing line.
Also in the configuration using the matrix type optical switch, variable attenuation means is provided for each input / output port, the attenuation of the variable optical attenuator is adjusted, and the loss of the transmission wavelength is adjusted to be equal. The optimum value of the total balance of the quantities can be determined by using a calculation method such as the least square method.
[0039]
Such an optical switch for appropriately setting the amount of attenuation of the input / output light attenuating means 20, 21 uses LN, quartz, an optical semiconductor or an organic material, and utilizes a thermo-optic effect, an electro-optic effect, or a refractive index matching. As the internal connection circuit, a waveguide type optical switch equivalent to that shown in FIG. 11 is applicable. For example, a switch based on Si-MEMS (Micro-Electronic-Mechanical System) or a liquid-refractive-index adjusting material as described above is used. The internal connection circuit used as the above is a circuit equivalent to FIG. 11, and a waveguide type optical switch using quartz or an organic material is applicable.
[0040]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the measurement of the connection loss of all the wavelength-ports of the AWG has been described. However, taking a 16-port AWG as an example, the number of measurements increases to 256 connections, which is a huge measurement. It requires time and effort.
[0041]
Therefore, based on the configuration of the AWG for equalizing the loss distribution described in the first embodiment, FIG. 3 is used to solve such a problem relating to the measurement time and adjustment for each port. A second embodiment will be described.
[0042]
In this embodiment, in order to simplify the measurement of the loss characteristic, the value of the attenuation amount of the optical attenuating means is determined by measuring only the loss of all the ports facing each other from any one port of the input and output. Adopt the technique.
[0043]
In other words, focusing on the man-hours required in the manufacturing stage of the AWG in which the two groups of variable optical attenuating means 20 and 21 on the input side and the output side described in the first embodiment are integrated, for example, In the case of an AWG having 16 ports each, the number of mesh connections is 256 connections, so that the transmission loss has 256 values each. Strictly speaking, the loss of these 256 connections is measured. After that, it is necessary to determine the optimum value of the attenuation amount of the two groups of light attenuation means.
[0044]
On the other hand, when attention is paid to the arrangement of the input / output ports of the AWG on the element and the amount of loss, the loss generally has a characteristic that the center of the ports arranged in parallel is small, and the loss increases monotonically toward both ends. You can see that.
[0045]
Therefore, if only the loss of all the ports facing each other from the arbitrary one port of the input and output is measured, in the case of the 16-port AWG, there are 31 kinds of measurements.
[0046]
By using the 31 kinds of loss values and the least squares method using a computer, the values of the attenuation amounts of the two groups of light attenuating means are calculated without measuring the 256 kinds of loss characteristics that form an AWG mesh. Is the thing. Hereinafter, the procedure of the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a simplified measurement method according to the second embodiment.
[0047]
In FIG. 3 (a), the transmission loss from any one port from the input side to all the output side ports is measured, and in FIG. 3 (b), the transmission loss from any one port from the output side to all the input side ports is measured. This shows that the transmission loss is measured. Here, since the transmission characteristics of the AWG have no directionality, the measurement in FIG. 3B can be performed without any problem.
[0048]
When the 31 measurement results shown in FIG. 3 are redrawn on the loss distribution characteristic diagram depending on the combination path of the input / output port connection in FIG. 8, the measurement points correspond to the measurement points shown by the thick lines in FIG. . As shown in FIG. 8, the loss distribution characteristic has a clear correlation with the combination of the connection ports, and the change in the loss value from any port with respect to the measured value in FIG. Thus, the relative difference between the loss values can be regarded as substantially constant. If the adjustment is made so as to equalize the loss at the representative 31 measurement points plotted in FIG. 4, the loss equalization with constant accuracy is performed for all the ports.
[0049]
FIGS. 5A to 5C illustrate a process of correcting the loss of all 256 connections using only the numerical values of the 31 points. FIG. 5A shows measured values of the loss before correction.
[0050]
Next, the attenuation of the attenuator 20 on the input side is adjusted using the measured values corresponding to the measurement points in FIG. 3B so that the losses of the paths connected to the output port number 7 are all equal. I do. FIG. 5B shows the result of reflecting the amount of attenuation in FIG. 5A.
[0051]
Next, the attenuation of the output-side attenuator 21 is adjusted so that the loss of the signal light connected to a certain port, for example, the input port number 7 corresponding to the measured value in FIG. I do. FIG. 5C shows the result of reflecting the amount of attenuation in FIG. 5B. In such a process, as shown in FIG. 5C, by using the measured value of a part of the loss, it is possible to flatten the loss of all the connections.
[0052]
Further, the loss measurement has uncertainties due to errors and manufacturing variations. Regarding the value corresponding to the measurement in FIG. 3 (a or b), an average value of a large number of samples is used, or theoretically An optimal value can be obtained by fitting using the least squares method based on the obtained function. The function that can be theoretically obtained is a function that can be obtained by theoretically analyzing the light propagation characteristics of the array waveguide and the slab waveguide of the AWG. FIG. 6 shows the result of optimizing the value of the vessel.
[0053]
FIG. 6 is an example of actual measured values of the loss of a path uniformized using the concept of the loss equalization of the present invention. The result is obtained by using the gain of the optical amplifier instead of the attenuator. .
[0054]
According to FIG. 6, it can be seen that the variation width of all the ports is made uniform from the initial 4.53 dB to only 0.5 dB or less. FIG. 15 shows the gain of the optical amplifier at this time.
Thus, good characteristics were obtained using the set values for each port.
[0055]
Also, in the second embodiment, as in the first embodiment, a similar method can be applied to an optical switch having the configuration shown in FIG. 2 instead of the AWG. That is, in the optical matrix switch, similarly to the AWG, the value of the amount of attenuation of the optical attenuating means is determined by measuring only the loss of all ports facing each other from any one port of input and output. Is possible. Further, the constituent means of the invention can replace the same device as that of the first embodiment.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the connection between the input and output paths of an optical element having multiple input / multiple output ports, such as an AWG or an optical matrix switch, configured in a mesh connection state via a wavelength as described above. The distribution of the transmission loss due to the above is locally equalized near the AWG or the like without returning to the LD, the adjustment process required for the loss equalization is shortened, and the input light is further reduced as shown in FIG. Can be controlled in a connection branched to a plurality of AWGs.
[0057]
In addition, by integrating the light attenuating means with the AWG or the like, it is possible to adjust the temperature in advance at the manufacturing stage, and to sell and purchase an AWG having a uniform loss characteristic. Adjustment of strength can be eliminated.
[0058]
Further, in the present invention, in order to simplify the measurement of the loss characteristic, the value of the attenuation amount of the optical attenuating means is determined by measuring only the loss of all the ports facing each other from any one port of the input and output. Since the method is employed, it is possible to provide a highly accurate loss equalizer with a simple configuration.
[0059]
A first effect of the present invention is that, for an AWG or an optical switch having a distribution of transmission loss, local correction is performed around the optical device without using complicated and slow-convergence feedback control, so that it is easy and It is possible to obtain stable characteristics.
[0060]
The second effect of the present invention is that, in order to equalize the loss variation of the optical element having the mesh connection between the input and output of multiple ports, the measurement of the loss between all the input and output, which has been conventionally performed, is greatly reduced. It is possible to do. As an example, in the case of an AWG with 16 ports, the measurement amount is reduced to 1/8 because the measurement of 31 paths can sufficiently be performed with respect to 256 paths.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a loss equalization apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a loss equalizer of the present invention using a matrix switch.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a simplified measurement for loss uniformization.
FIG. 4 is an image showing actual measurements using simplified measurements.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a simplified procedure of uniformization.
FIG. 6 is an example of a measured value of a loss of a path that is equalized by using the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an AWG connection.
FIG. 8 is a distribution characteristic diagram of a loss depending on a route of a combination of connection between input and output ports of the AWG.
FIG. 9 is a block diagram for explaining a conventional technique.
FIG. 10 is an expanded block diagram of a conventional optical communication system.
FIG. 11 is a configuration diagram of an optical matrix switch.
FIG. 12 is a chart showing an example of wavelengths at 100 GHz intervals according to the ITU standard.
FIG. 13 is a table showing a relationship between input / output ports of a 16-port AWG and wavelengths.
FIG. 14 is a table showing an example of actual measurement of losses in all connection paths of the AWG.
FIG. 15 is a table showing variable gain values of AWG input / output optimized by using the present invention.
[Explanation of symbols]
1,101 AWG
6 Matrix optical switch
7 crossing points
8 Reflection Crosspoint
10 Input WDM signal light
11 Output WDM signal light
20 Input side optical attenuator
21 Optical attenuator on output side
20, 21 Variable attenuator
40 Measured loss from input port to all output ports
41 Measured loss from output port to all input ports
103 Sending node
104 receiving node
131 Light source laser
132 optical amplifier
141 Optical Receiver
143 Wavelength intensity monitor
142 Optical Branch
140 feedback signal

Claims (13)

複数の入出力ポートを備えた光素子についての損失等化方法であって、前記光素子が経路毎に有する非線形の損失分布を、各入力ポート及び各出力ポート毎に補正量を調整して前記損失分布にもとづく損失量を等化することを特徴とする損失等化方法。A loss equalization method for an optical device having a plurality of input / output ports, wherein the nonlinear loss distribution of the optical device for each path is adjusted by adjusting a correction amount for each input port and each output port. A loss equalization method characterized by equalizing a loss amount based on a loss distribution. 前記入力ポートと前記出力ポートの接続の組み合わせ経路毎に透過光の損失分布を測定し、前記入力ポートと前記出力ポートの接続の組み合わせによらず透過光が均一に出力されるよう、前記損失分布による損失量にもとづき、前記各入力ポート及び前期各出力ポートでの補正量を算出することを特徴とする請求項1記載の損失等化方法。The loss distribution of the transmitted light is measured for each combination path of the connection of the input port and the output port, and the loss distribution is so set that the transmitted light is uniformly output regardless of the combination of the connection of the input port and the output port. 2. The loss equalization method according to claim 1, wherein a correction amount at each of said input ports and each of said output ports is calculated based on a loss amount caused by the above. n個の入力ポートからm個(n、mは1以上の整数)の出力ポートに至るn×m個の経路の損失を測定する損失測定工程と、前記損失測定工程によって測定したn×m個の損失値に基づいて前記入力ポートと前記出力ポートの接続の組み合わせによらず透過光が均一に出力されるように前記n個の入力ポート及び前記m個の出力ポートにおける補正量を算出する等化量計算工程と、前記等化量計算工程によって算出された補正量によって前記入力ポート及び出力ポート毎に信号光の損失を補正する損失等化工程とを含むことを特徴とする損失等化方法。a loss measuring step of measuring the loss of n × m paths from n input ports to m output ports (n and m are integers equal to or greater than 1), and n × m paths measured by the loss measuring step Is calculated based on the loss values of the n input ports and the m output ports such that the transmitted light is uniformly output regardless of the combination of the connection of the input port and the output port. Loss equalization comprising: an equalization amount calculation step; and a loss equalization step of correcting a loss of signal light for each of the input port and the output port based on the correction amount calculated in the equalization amount calculation step. Method. n個の入力ポートのうちの1つの入力ポートからm個(n、mは1以上の整数)の出力ポートに至る経路の損失と、これと対称なm個の出力ポートのうちの1つの出力ポートからn個の入力ポートに至る重複方向を除くm+n−1個の経路の損失を測定する損失測定工程と、前記n+m−1個の損失測定工程によって測定された各損失値に基づいて前記入力ポートと前記出力ポートの接続の組み合わせによらず透過光が均一に出力されるように前記n個の入力ポート及び前記m個の出力ポートにおける補正量を算出する等化量計算工程と、前記等化量計算工程によって算出された補正量によって前記入力ポート及び出力ポート毎に信号光の損失を補正する損失等化工程とを含むことを特徴とする損失等化方法。m pieces from one input port of the n input ports (n, m is an integer of 1 or more) and the loss of a path leading to the output port of which a symmetrical m-number of the output of one of the output ports a loss measuring step of measuring a loss of m + n-1 single path except the overlapping direction leading to n input ports from a port, on the basis of the loss value measured by the n + m-1 or loss measuring step, wherein An equalization amount calculating step of calculating a correction amount in the n input ports and the m output ports so that transmitted light is uniformly output regardless of a combination of connections between an input port and the output port; A loss equalization step of correcting a loss of signal light for each of the input port and the output port based on the correction amount calculated in the equalization amount calculation step. 前記損失等化工程は、光増幅、光減衰、光変調のいずれか、またはその組み合わせによって行うことを特徴とする請求項1乃至4記載の損失等化方法。The loss equalization step, an optical amplifier, an optical attenuating either the light modulator, or loss equalization method of claims 1 to 4, wherein the performing by the combination. 複数の入力ポート及び出力ポートを備えた光素子における損失等化装置であって、前記光素子は、前記入力ポートと出力ポートの接続の組み合わせ経路毎に非線形の損失分布特性を有し、前記非線形の損失分布特性にもとづく損失量を、前記入力ポート及び出力ポートのそれぞれにおいて等化する補正値を有する損失等化手段を含むことを特徴とする損失等化装置。A loss equalizer in an optical element having a plurality of input ports and output ports, wherein the optical element has a non-linear loss distribution characteristic for each combination path of connection of the input port and the output port, A loss equalizing means having a correction value for equalizing a loss amount based on the loss distribution characteristic of each of the input ports and the output ports. 複数の入力ポート及び出力ポートを備えた光素子における損失等化装置であって、前記光素子は、前記入力ポートと出力ポートの接続の組み合わせ経路毎に非線形の損失分布特性を有し、前記損失分布による損失量にもとづき、前記入力ポートと前記出力ポートの接続の組み合わせによらず透過光が均一に出力されるよう算出した補正量を、前記入力ポート及び出力ポートのそれぞれにおいて有する損失等化手段を含むことを特徴とする損失等化装置。A loss equalizer in an optical element having a plurality of input ports and output ports, wherein the optical element has a non-linear loss distribution characteristic for each combination path of the connection of the input port and the output port, Loss equalizing means having, at each of the input port and the output port, a correction amount calculated based on a loss amount due to distribution so that transmitted light is uniformly output irrespective of a combination of connections between the input port and the output port. A loss equalizer, comprising:
前記損失等化手段は、光減衰器、変調器、光増幅器の1種または、そのいずれかを組み合わせて適用されることを特徴とする請求項6乃至7記載の損失等化装置。8. The loss equalizer according to claim 6, wherein the loss equalizer is applied by using one of an optical attenuator, an optical modulator, and an optical amplifier, or a combination thereof. 前記損失等化手段は前記損失等化装置の外部に接続する光減衰器の損失量、あるいは光変調器の変調量、あるいは増幅器の増幅率の設定を行うことを特徴とする請求項記載の損失等化装置。9. The apparatus according to claim 8, wherein the loss equalizer sets a loss amount of an optical attenuator connected to the outside of the loss equalizer , a modulation amount of an optical modulator, or an amplification factor of an optical amplifier. Loss equalizer. 前記損失等化手段は、電気的に外部から調整可能であることを特徴とする請求項6乃至9記載の損失等化装置。10. The loss equalizer according to claim 6 , wherein the loss equalizer is electrically adjustable from the outside. 前記多入力多出力光素子は、アレイ導波型回折格子(AWG)であることを特徴とする請求項6乃至10記載の損失等化装置。11. The loss equalizer according to claim 6, wherein the multi-input multi-output optical element is an array guided diffraction grating (AWG). 前記多入力多出力光素子は、光マトリクススイッチであることを特徴とする請求項6乃至10記載の損失等化装置。11. The loss equalizer according to claim 6, wherein the multi-input multi-output optical element is an optical matrix switch. 前記多入力多出力光素子は、InP基板に作成した半導体導波路、または、有機物の基板に作成した光導波路に依るAWGであることを特徴とする請求項11記載の損失等化装置。12. The loss equalizer according to claim 11, wherein the multi-input multi-output optical element is an AWG based on a semiconductor waveguide formed on an InP substrate or an optical waveguide formed on an organic substrate.
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